JP2799401B2 - 塗料用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

塗料用エポキシ樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、低公害を目的とするハイソリッド型塗料組
成物及び水性塗料用組成物に関する。
「従来の技術」 金属板の塗装、例えば缶詰用缶や清涼飲料用缶の内外
面には、数平均分子量900乃至10000から成るビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂をアミノ樹脂やフェノール樹脂を
架橋剤として通常50%乃至80%の有機溶剤に溶解して使
用されている。金属缶については、多種の形態の缶型が
作られており、苛酷な加工性が施される事から使用され
る塗料には高度な加工性が要求されている。又缶内面塗
膜としては長期間内容物と接触する為、金属素材に対す
る密着性についても重要となる事から、数平均分子量29
00乃至3800以上の高分子量のビスフェノールA型エポキ
シ樹脂が広く使用されている。しかしながら、近年省資
源、省エネルギー或は環境公害等の面から技術的変換が
望まれてきている。
ハイソリッド型塗料或は、水性営塗料としての揮発性
有機溶剤含有量は、通常5%乃至40%であるが、高分子
量のビスフェノールA型エポキシ樹脂では溶剤量を40%
以下に削減すると、粘度が高くなり満足すべき溶液性能
が得られなくなり、溶剤量を40%以下にする為に低分子
量のエポキシ樹脂を用いると加工性が劣る問題があつ
た。又、ビスフェノールA型エポキシ樹脂より粘度の低
いビスフェノールF型エポキシ樹脂を用いた場合でも、
溶剤量は削減出来るが加工性に劣る問題があつた。
更に、金属缶用塗料の水性化については、高分子量の
エポキシ樹脂をベースにした水分散型塗料への移行検討
が行われているが、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を
ベースにした場合の水性塗料には有機溶剤が10%乃至18
%含まれており、この有機溶剤を減らすのに低温、減圧
下で水を含む有機溶剤を留去しなくてはならない為、作
業性及び経済性に問題があつた。
「発明が解決しようとする課題」 上記現状から、本発明は低粘度エポキシ樹脂で密着性
及び加工性に優れたハイソリッド型塗料或は水性塗料を
提供するものである。
「課題を解決するための手段及び作用」 本発明は、ビスフェノール型エポキシ樹脂と硬化剤成
分とを含有して成る塗料用組成物において、エポキシ樹
脂のビスフェノール骨格の5%乃至100%がビスフェノ
ールF骨格であり、ビスフェノールF型エポキシ樹脂及
びビスフェノールFの構成成分中における二核体純度が
96%以上から成るものを用いて製造される、数平均分子
量が900以上である事を特徴とする塗料用エポキシ樹脂
組成物に関するものである。
本発明で用いられるビスフェノール型エポキシ樹脂
は、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(通称ビス
フェノールF)とエピハロヒドリンとから得られるビス
(4−ヒドロキシフェニル)メタンジグリシジルエーテ
ルとビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビ
スフェノールA)との付加重合物、もしくはビスフェノ
ールAとエピハロヒドリンから得られるビス(4−ヒド
ロキシフェニル)プロパンジグリシジルエーテルとビス
フェノールFとの付加重合物、もしくはビス(4−ヒド
ロキシフェニル)メタンジグリシジルエーテルとビスフ
ェノールFとの付加重合物である数平均分子量が900以
上であり、一分子中にビスフェノールF骨格が5%乃至
100%含有するものである。
本発明は、ビスフェノールFとエピハロヒドリンある
いはビスフェノールAとエピハロヒドリンとをアルカリ
金属触媒乃至はアルカリ土類金属系触媒の存在下で縮合
させて得られる低分子量のエポキシ樹脂とを任意の重量
比により配合し、ビスフェノールA及び/またはビスフ
ェノールFとをアルカリ金属或はアルカリ土類金属の化
合物や各種アミン類等の従来この種の重付加反応に用い
られている触媒の任意のものを用いて50乃至200℃の温
度、20分乃至20時間の中より数平均分子量が900以上と
なる条件を選んで重付加反応させる事により製造する事
が出来る。
本発明において、前述のごとくエポキシ樹脂のビスフ
ェノール骨格の5%乃至100%、好ましくは20%乃至100
%がビスフェノールF骨格である事が本発明の目的を達
成する為には重要であり、5%以下では低粘度の改良が
見られないものとなる。
また本発明に使用するビスフェノールF及び低分子量
のビスフェノールF型エポキシ樹脂の構成成分における
二核体純度が96%以上、好ましくは98%以上である事も
本発明の目的を達成する為には重要であり、96%以下の
純度では高分子化反応時に分岐状に反応が起こるため十
分な塗膜性能が得られないものとなる。
二核体純度の高いビスフェノールFは通常低粘度ビス
フェノール型エポキシ樹脂用に使用されているビスフェ
ノールF(二核体純度85〜95%)を分子蒸留或は再結晶
する事により96%以上に高める事が出来る。また、二核
体純度の高いビスフェノールF型エポキシ樹脂として
は、具体的には東都化成株式会社製エポトートYDF−170
(エポキシ当量160〜180g/eq、粘度2000〜5000cps/25
℃、二核体純度75〜80%)を分子蒸留する事により得ら
れるYDF−8170(エポキシ当量150〜170g/eq、粘度800〜
1500cps/25℃、二核体純度98〜100%)が挙げられる。
本発明に使用する硬化剤成分としては、レゾール型或
はノボラック型フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹
脂等が挙げられる。また水性塗料用としては水性のアミ
ノプラスト樹脂が好ましく、例えばヘキサメトキシメチ
ルメラミン樹脂、メチロールメラミン樹脂、メチロール
化尿素樹脂等を用いる事が出来る。
ビスフェノール型エポキシ樹脂と上記硬化剤との配合
比は95/5乃至50/50の範囲が好ましい。また硬化促進剤
として、パラトルエンスルホン酸もしくはその塩或はリ
ン酸を添加しても良い。
本発明の塗料用エポキシ樹脂組成物はビスフェノール
型エポキシ樹脂と前記硬化剤樹脂とをエポキシ樹脂の親
溶剤或は低級アルコール系の溶剤に固形分25乃至40%の
範囲で溶解して、未処理鋼板、処理鋼板、ブリキ板、ア
ルミ板などの金属素材に、スプレー、ロールコート、浸
漬等公知の方法により乾燥膜厚で1乃至20ミクロン、特
に5乃至15ミクロンの範囲となるように塗装する。
塗膜の硬化条件として、焼付温度180℃乃至230℃、焼
付時間3分乃至30分から選ぶことができる。
又、本発明のビスフェノール型エポキシ樹脂は公知の
方法により得られる粉体塗料及び水性塗料の形で利用す
る事ができる。
水性塗料化における方法は通常、任意の開始剤を用い
たアクリル酸モノマーをエポキシ樹脂にグラフト化し三
級アミンの存在下にて水性媒体中に分散する方法、もし
くは任意の重合開始剤により、二種類乃至四種類のアク
リルモノマーの共重合体を製造し、任意の官能基を一個
有する有機酸にて変性したエポキシ樹脂を三級アミンの
存在下にて水性媒体中に分散する方法等により行われて
いる。使用する重合開始剤はラジカルを生成する化合物
アゾビスイソブチロニトリル、もしくは過酸化ベンゾイ
ルが好ましい。また使用するアクリルモノマーは、アク
リル酸、エチルアクリレート、メタクリル酸エチルメタ
クリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、フマル
酸等が好ましい。
以下に本発明を実施例にて具体的に説明する。尚実施
例における部は重量部を示す。
「実施例、比較例」 実施例1−1 撹拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス供給装置
を備えた反応容器内にエポキシ当量186.5g/eqのビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(東都化成株式会社製エポト
ートYD−128)50部とエポキシ当量158.3g/eqのビスフェ
ノールF型エポキシ樹脂、二核体純度98.3%分子蒸留品
50部(東都化成株式会社製エポトートYDF−8170)ビス
フェノールA57部、10%水酸化ナトリウム水溶液0.1部を
入れて撹拌し、窒素ガスを通しながら170℃まで昇温
し、以後170℃で4時間反応を行い高分子量のエポキシ
樹脂を得た。このエポキシ樹脂の性状を表−1に示す。
前記のエポキシ樹脂34.0gをソルベントナフサ30.0g、
セロソルブアセテート23.0g、エチレングリコールモノ
ブチルエーテル13.0gに溶解して、エポキシ樹脂溶液を
調整した。このエポキシ樹脂溶液80.0gに硬化剤成分と
してレゾール型フェノール樹脂ヒタノール4010(不揮発
分50wt%、粘度A,G−H法/25℃、日立化成株式会社製)
13.6g、85%リン酸0.2gを混合し、実施例1−1の塗料
を得た。
実施例1−2 実施例1−1と同様の反応容器内に前記のYD−128 10
0部と温度180℃、真空度0.05torrの条件で分子蒸留した
ビスフェノールF(二核体純度99.2%)42.6部、10%水
酸化ナトリウム溶液0.1分を入れて撹拌し、以後実施例
と同様の条件により高分子量のエポキシ樹脂を得た。こ
のエポキシ樹脂の性状を表−1に示す。以下実施例1−
1と同様の方法でエポキシ樹脂溶液の調整及び塗料化を
行い実施例1−2の塗料を得た。
実施例1−3 実施例1−1と同様の反応容器内に前記のYDF−8170
100部とビスフェノールA57.9部、10%水酸化ナトリウム
水溶液0.1分を入れ以後実施例1−1と同様の条件によ
り高分子量のエポキシ樹脂を得た。このエポキシ樹脂の
性状を表−1に示す。以下実施例1−1と同様の方法で
エポキシ樹脂溶液の調整及び塗料化を行い実施例1−3
の塗料を得た。
実施例1−4 実施例1−1と同様の反応容器内に前記のYDF−8170
100部と前記の分子蒸留ビスフェノールF51.9部、10%水
酸化ナトリウム水溶液0.1部を入れ以後実施例1−1と
同様の条件により高分子量のエポキシ樹脂を得た。この
エポキシ樹脂の性状を表−1に示す。以下実施例1−1
と同様の方法でエポキシ樹脂溶液の調整及び塗料化を行
い実施例1−4の塗料を得た。
比較例1−1 実施例1−1と同様の反応容器内に前記のYD−128 10
0部とビスフェノールA49.2部、10%水酸化ナトリウム水
溶液0.1部を入れ以後実施例1−1と同様の条件により
高分子量のエポキシ樹脂を得た。このエポキシ樹脂の性
状を表−1に示す。以下実施例1−1と同様の方法でエ
ポキシ調整及び塗料化を行い比較例1−1の塗料を得
た。
比較例1−2 油化シェル株式会社製ビスフェノールA型エポキシ樹
脂、エピコート1007の性状を表−1に示す。以下実施例
1−1と同様の方法でエポキシ樹脂溶液の調整及び塗料
化を行い比較例1−2の塗料を得た。
比較例1−3 実施例1−1と同様の反応容器内に前記のYDF−8170
100部、二核体純度88%のビスフェノールF50.6部、10%
水酸化ナトリウム水溶液0.1部を入れ、以後実施例1−
1と同様の条件により高分子量のエポキシ樹脂を得た。
このエポキシ樹脂の性状を表−1に示す。以下実施例1
−1と同様の方法でエポキシ樹脂溶液の調整及び塗料化
を行い比較例1−3の塗料を得た。
比較例1−4 実施例1−1と同様の反応容器内に前記のYDF−170 1
00部とビスフェノールA55.3部、10%水酸化ナトリウム
水溶液0.1部を入れ、以後実施例と同様の条件により高
分子量のエポキシ樹脂を得た。このエポキシ樹脂の性状
を表−1に示す。以下実施例1−1と同様の方法でエポ
キシ樹脂溶液の調整及び塗料化を行い比較例1−4の塗
料を得た。
実施例及び比較例で作製した塗料をアロジン加工アル
ミ板(0.3×50×200mm)に乾燥塗膜10ミクロンになる様
にバーコーターで塗布し、200℃、10分間で焼き付けし
た後、クロロホルムによるゲル分率(溶剤不溶分)の測
定を行つた。硬化試験の結果を表−1に示す。
次に実施例及び比較例で作製した塗料をアロジン加工
アルミニウム板(0.3×50×200mm)に乾燥膜厚で5ミク
ロンとなる様にバーコーターで塗布し、200℃で10分間
焼き付けした。この試験片に1T折り曲げ加工を施し、エ
ナメルレーター試験器(日亜計測工業株式会社製)に
て、加工部に電圧をかけた時の通電電流値(mA)を測定
した。加工試験の結果を表−1に示す。
エポキシ当量(g/eq):塩酸−ジオキサン法 軟化点(℃):環球法 溶解粘度(G−H):ブチルカルビトール40%(樹脂)
溶液、ガードナーホルト法 at25℃ 数平均分子量(M
N)、重量平均分子量(MW)、 分散(MN/MW):GPC法 GPC、東ソーHLC−802A カラム;G−2000H,G−3000H,G−4000H ポリスチレン
検量線 実施例2 実施例1−2で得られた、エポキシ樹脂72gをn−ブ
タノール13.5gとブチルセロソルブ9.0gに仕込み100℃に
加熱して溶解した後、メタクリル酸11.7g、アクリル酸
エチル0.2g、過酸化ベンゾイル(75%)1.6gより成るモ
ノマー混合物を115〜119℃で2時間で滴下し更に2時間
撹拌を行つた。次に85℃まで冷却し、ジメチルエタノー
ルアミン9.0gを1時間で滴下した後、50℃でイオン交換
水232.9gを1時間で滴下して水性エポキシ樹脂分散体を
得た。この分散体は揮発性有機溶剤6.2%、不揮発分28.
8%、水分65%、pH8.0、粘度450cps/25℃であつた。
比較例2 比較例1−1で得られたビスフェノールA型エポキシ
樹脂を実施例2と同様の条件で反応を行つたが、モノマ
ー混合物添加終了後に粘度が上昇し撹拌不可能となつ
た。
「発明の効果」 実施例で示す本発明の塗料用エポキシ樹脂組成物は、
比較例で示すビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフ
ェノールF及びビスフェノールF型エポキシ樹脂の二核
体純度の低いものを用いて合成したビスフェノールF型
エポキシ樹脂と較べて低粘度であり、加工性に優れた硬
化塗膜を得る事が可能である。また、水性塗料用エポキ
シ樹脂組成物として有機溶剤含有量を容易に低減する事
が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09D 163/00 - 163/10 C08G 59/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビスフェノール型エポキシ樹脂と硬化剤成
    分とを含有して成る塗料用組成物において、エポキシ樹
    脂のビスフェノール骨格の5%乃至100%がビスフェノ
    ールF骨格であり、ビスフェノールF型エポキシ樹脂及
    びビスフェノールFの構成成分中における二核体純度が
    96%以上から成るものを用いて製造される、数平均分子
    量が900以上である事を特徴とする塗料用エポキシ樹脂
    組成物。
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